一、声速与气体在管道中的流动特性

声音引起的波称为“声波”。声波在介质中的传播速度称为声速。声音传播过程属绝热过程。声波是一种微弱的扰动波，通常将一切微弱扰动波的传播速度都叫声速。流体中任何处压力的微小变化都会产生压力波，该波在流体中将以所对应的声速进行传播。在管路中流体压力波可以压缩波，也可以膨胀波的方式传播。压力波传播的实质是压力和密度的微弱变化通过工作介质依次传播，其速度为：

a^2=dp/dρ或a=sqrt(dp/dρ)

在截面1—1的左边，气体突然受到一个扰动，使那里的气体压力突然升高了一个dp值，密度升高了dρ值，虽然这是一个微小增量，但这个压力扰动马上会以声速向右边传播出去，使压力p+dp，密度ρ+dρ的区域迅速向右扩张。好象1—1截面向右运动，它所到之处，气体的压力、密度都要升高dp、dρ值，这样一个传播扰动的面称为波阵面，波阵面的传播速度即声速。因声速传播很快，所以当传播介质为空气时，通常按绝热过程处理，声速的传播速度主要取决于介质的绝对温度T。

a=sqrt(dp/dρ)=sqrt(kRT)

马赫数：气流的速度 v 与声速 a 之比称为马赫数，用M表示：

M=v/a=v/sqrt(kRT)

马赫数M 是气体流动的一个重要参数，可判断声速的流动状态：

当 v＜a，M＜1时，称为亚声速流动（sub-sonik flow）；

当 v＝a，M＝1时，称为声速流动，也叫临界状态流动（ sonik flow）；

当 v＞a，M＞1时，称为超声速流动（ultra- sonik flow）。

声速是一个很重要的量，是判断流体压缩性影响的一个标准，在气体力学中，低于声速和高于声速的流动具有本质的区别，因此常以马赫数的比较来划分流体流动的类型：

M <0.5时为不可压缩流体

M >5时为超高声速流动

流体的压缩性大则扰动波传播的慢，声速就小，15℃度空气中声速为340m/s，水中的声速1449m/s。超音速战斗机的飞行马赫数一般在2.5左右，一般不超过3，苏联的米格25，最高马赫数为2.8 。

二、气体在管道中的流动特性

由流体力学知识可知，对于不可压缩流体（如液压油），其速度的变化规律符合流量连续性方程或能量方程，断面增加，流速减小，压力增大，但对于可压缩气体来说，流动情况并非如此。当流速较低时，符合上述规律，当流速达到一定值时，将会出现截然相反的变化规律，现分析如下：

当M<1时，M^2-1为负值

当A增大时，dA为正，则dv必为负，即v降低；反之当A减小时，dA为负，则dv必为正，即v增大。当M>1时，M^2-1>0

当A增大时，dA为正，则dv必为正，即v增大；反之当A减小时，dA为负，则 dv必为负，即v降低。当 M=1 时，dA/ds=0，此时速度v不变，即以声速流动。

当v ≤50m/s 时，不必考虑压缩性。

当v ≈140m/s 时，应考虑压缩性。

在气动装置中，气体流动速度较低，且经过压缩，可以认为不可压缩；自由气体经空压机压缩的过程中是可压缩的。

三、气动元件的通流能力

气动元件的通流能力，是指单位时间内通过阀、管路等的气体质量。目前通流能力可以采用有效截面积S表示，也可以用流量表示。

四、气阻、气容及延时环节

1. 气阻

是气动系统中产生阻力的器件，利用调节气阻的大小可控制压力和流量的大小。定义为：单位质量流量的变化所要求的压差变化量。

2. 气容

气容是储存或释放气体的空间—具有储气和放气的能力（电容有充电和放电的能力）。C值不仅与V值有关，还与变化过程，气体的状态有关。如n=1等温过程、n=k=1.4绝热过程。

3. 延时环节

在气动系统中，经常利用气阻、气容组成延时环节，调节气阻、气容的大小可以得到不同的延时时间，达到自动控制的目的。

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